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鋼異形柱軸心受壓承載力實用計算研究

作者：建筑鋼結構網    
時間：2009-12-22 20:26:10 [收藏]

    鋼異形柱軸心受壓承載力實用計算研究
    王明貴 王曉瑜 陳章華
    （1 中國建筑科學研究院 北京 100013）
    （2 北京科技大學 北京 100083）

    摘要 繼文獻[1]對L形截面鋼柱的彎扭相關屈曲一般性方程研究，本文研究了L形截面鋼柱軸心受壓承載力實用計算方法，推導出了L形截面柱換算長細比計算公式，考慮了柱缺陷影響，給出了軸心受壓穩定系數 ，從而得出L形截面柱軸心受壓實用設計計算公式，并做了幾組L形截面柱軸心受壓承載力試驗，驗證了計算公式。
    關鍵詞 L形截面鋼異形柱，柱初始缺陷分析，換算長細比，軸心受壓

    我們在文獻[1]中提出了鋼異形柱在住宅建筑中應用的思想，并利用薄壁構件理論建立了L形截面柱彎扭相關屈曲一般性方程，分析了理想直桿軸壓特征值問題。本文將進一步研究L形截面柱軸心受壓承載力實用設計計算公式，首先推導出L形截面柱換算長細比計算公式，再引入柱缺陷影響，給出了軸心受壓穩定系數 ，從而得出L形截面柱軸心受壓實用設計計算公式，再用試驗進行驗證所得計算公式。

    1.引述
    為了方便敘述，在此引進文獻[1]有關任意截面柱彎扭屈曲相關方程：


    這就是L形鋼異型柱在軸心受壓情況下的穩定方程，它是關于壓力P的一元三次方程。我們將根據一元三次方程根的性質，求解它的根。

    2.換算長細比
    由文獻[1]我們知道，方程（3）是齊次方程（4）的特征方程。






    3.軸心受壓實用計算公式
    實際上，軸心受壓柱的受力性能受許多因素影響，主要的因素有截面中的殘余應力、桿軸的初彎曲、荷載作用點的初偏心以及桿端的約束條件等。這些因素的影響是錯綜復雜的，其中殘余應力、初彎曲和初偏心都是不利的因素，并被看作是軸心壓桿的缺陷，而實際結構中的受壓桿件大都是存在著上述缺陷的，因此使


    4.試驗
    取圖3所示截面尺寸，制作了3組試件，長度分別為1.0m、2.0m和3.0m，每組兩根。為確保加載到軸心，在柱端板上的柱截面形心處放置小墊塊，荷載加在該墊塊上。試驗裝置見圖4所示。在柱中部翼緣上貼有應變片和安裝了位移計，通過計算機隨時記錄應變和變形數值。試驗之前先做了柱材性試驗，實測出 以便有關計算引用。試驗結果長柱有彎扭屈曲現象發生，短柱（1.0m）以彎曲屈曲為主，并有局部屈曲發生。三種長度柱的變形見圖5、6、7所示，計算與試驗結果對比見表1。P-λ曲線見圖8所示。試驗表明，試驗值比計算值大，本文提出的實用計算公式（20）是合理的。



    參考文獻
    [1]. 王明貴，張莉若，譚世友，鋼異形柱彎扭相關屈曲研究，《鋼結構》Vol. 21,No.87, 2006.
    [2] 陳紹蕃主編，高等學校試用教材《鋼結構》，1986年3月.
    [3]. 中華人民共和國國家標準，《鋼結構設計規范》GB50017-2003。
    4]. 趙爽，鋼異形柱壓彎組合實用計算研究，北京科技大學研究生論文，2008.
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